JP2006056585A

JP2006056585A - ヒートシール装置及びヒートシール方法

Info

Publication number: JP2006056585A
Application number: JP2004242638A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shimomura; 浩一下村
Original assignee: BANNOO KK
Current assignee: BANNOO KK
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】表面に微視的な凹凸を有する硝子容器や陶磁器類、または開口縁部の先端面が平坦に形成されていない合成樹脂製の容器に対しても良好なシール強度を確保する。
【解決手段】加熱された押圧体１３を押し当てることで容器５０の開口縁部５１にシール体４０を熱融着させるシール装置において、上記押圧体１３を、シリコンゴムに微細な金属体を混入させた耐熱性弾性材料を用いて形成する。これにより、開口縁部５１に凹凸が存在していても押圧体１３が該凹凸を吸収するように弾性変形を生じるので、シール体４０は隙間無く熱融着されて良好なシール強度が確保されるのものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器の開口縁部にシールを熱融着させるためのヒートシール装置及びヒートシール方法に関するものである。

従来から、飲料や食物等の各種内容物を充填させてある容器の開口縁部を、手で摘んで剥せる程度のシール強度で密閉させておく為の技術として、容器の開口縁部に載置したシール体に高温の押圧体を押当てることでこのシール体を容器の開口縁部に熱融着させるヒートシール装置が知られている（特許文献１参照）。上記押圧体は熱伝導率の高い金属材料から形成され、ヒータ等の加熱手段により高温に加熱される構造になっている。

しかしながら、上記した従来のヒートシール装置においては、開口縁部の先端面が平坦に形成された合成樹脂製の容器に対しては良好なシール強度を確保することが可能であるものの、硝子容器や陶磁器類といった表面に微視的な凹凸が存在する材質の容器、または合成樹脂製の容器であっても開口部の先端面が平坦に形成されていないものに対しては十分なシール強度を確保することができず、したがってシール可能な容器の材質や形状が制限されてしまうという問題があった。
特開昭５５−３８２５６号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、表面に微視的な凹凸を有する硝子容器や陶磁器類、または開口縁部の先端面が平坦に形成されていない合成樹脂製の容器に対しても良好なシール強度でシール体を熱融着させることを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明を、加熱された押圧体１３を押し当てることで容器５０の開口縁部５１にシール体４０を熱融着させるシール装置において、上記押圧体１３が耐熱性弾性材料を用いて形成されていることを特徴としたものとする。このような装置を用いることで、容器５０が表面に微視的な凹凸を有する硝子容器や陶磁器類であっても、この凹凸を吸収するように押圧体１３が変形することにより良好なシール強度でシール体４０を熱融着させることが可能となる。

なお、上記耐熱性弾性材料は、シリコンゴムに金属紛粒体を混入させたものであることが好ましい。このような材料を用いることで、押圧体１３においてシリコンゴムの耐熱性及び弾性を保持させたうえで更に熱伝導性を向上させることができ、これにより押圧体１３を大きな厚みで形成しても押圧面１３ａを高温に保持することが可能になる。そして、このように大きな厚みで形成した弾性変形自在の押圧体１３を押し当てることにより、開口縁部５１に平坦な先端面が形成されておらず巨視的な凹凸が存在する容器５０に対しても、押圧体１３が開口縁部５１の外形に沿って湾曲して巨視的な凹凸を吸収するように弾性変形を生じるので、良好なシール強度を得ることが可能となる。

また、上記課題を解決するために本発明を、耐熱性弾性材料から成る押圧体１３を加熱し、この加熱された押圧体１３により容器５０の開口縁部５１にシール体４０を押し付けることで、該開口縁部５１にシール体４０を熱融着させることを特徴としたヒートシール方法とすることも好適である。このような方法を用いることで、容器５０が表面に微視的な凹凸を有する硝子容器や陶磁器類であっても、この凹凸を吸収するように押圧体１３が変形することで、良好なシール強度でシール体４０を熱融着させることが可能となる。

上記ヒートシール方法において、上記押圧体１３を、弾性変形により押圧面１３ａが容器５０の開口縁部５１の外形に沿って湾曲するまで押し付けることで、該開口縁部５１における先端面５１ａから側面５１ｂに至るまでの領域にシール体４０を熱融着させることも好ましい。このように押圧体１３を強く押し付けて大きく弾性変形させることで、容器５０の開口縁部５１表面の広範な範囲に亘ってシール体４０を熱融着させることが可能となる。

本発明は、表面に微視的な凹凸を有する硝子容器や陶磁器類、または開口縁部の先端面が平坦に形成されていない合成樹脂製の容器に対しても良好なシール強度でシール体を熱融着させることができるといった効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図１、図２には、本発明の実施の形態における一例のヒートシール装置を示している。本例のヒートシール装置は、硝子容器である有底筒状の容器５０の開口縁部５１に手で剥せる程度のシール強度（開封強度）でシール体４０を熱融着させ、容器５０の開口部分をシール体４０により封止させる為のものであり、装置の外形を成すハウジング部１と、ハウジング部１内から外部前方に進退自在に支持される容器保持部２と、ハウジング部１内の所定のシール位置にまで後退した状態の容器支持部２に保持される容器５０の開口縁部５１にシール体４０を押し当てる加熱押圧部３とで主体を構成した、いわゆる卓上式のヒートシール装置である。

上記ハウジング部１にはその前面側を大きく窪ませた形状の凹部１５を形成しており、該凹部１５により囲まれる空間（以下、これをシール空間Ｓという）の下側部分に、前後方向に伸びる一対の支持レール４を固定させている。上記容器支持部２は、容器５０の底部が載置される載置台５と、該載置台５の上方に複数本の支柱６を介して連結される容器５０保持用の保持枠７と、保持枠７の下面の左右両側に固定されて前後方向を長手方向とするスライド体８とで形成されており、各スライド体８が対応する支持レール４上を前後方向に進退することで、該スライド体８を介して容器保持部２全体が前後方向に進退してシール空間Ｓ内と外部前方との間を出入するようになっている。

上記加熱押圧部３は、シール空間Ｓ内の上側部分に吊下げ支持されるものであって、ハウジング部１の凹部１５上面から下方に向けて伸縮自在に突設される可動ロッド９と、二段構造の支持体１０を介して可動ロッド９に支持される加熱部１１と、熱伝導体１２を介して加熱部１１に連結される押圧体１３と、押圧体１３の下方を向く面（即ち、加熱部１１と連結する方向と逆方向を向く面）である押圧面１３ａよりも下方の位置にまで伸びるように支持体１０の左右両側から延設される一対のストッパ１４とで形成されており、昇降手段である可動ロッド９を介して加熱押圧部３全体を上下方向に進退自在としている。加熱部１１は、真鍮や銅等の金属体内部に発熱抵抗体（図示せず）を埋設して成り該発熱抵抗体への通電制御により発熱を生じさせて加熱部１１全体を高温に保持可能なものであり、この加熱部１１に熱伝導体１２を介して連結される押圧体１３は、シリコンゴムにブロンズ紛を練り込ませて成る耐熱性弾性材料を用いて形成されている。また、上記押圧体１３は熱伝導体１２に隙間無く焼き付けされており、この焼き付け加工により押圧体１３と熱伝導体１２とを両者１３，１２の間での高い熱伝導性を確保したうえで密着固定させている。本例においては押圧体１３と熱伝導体１２を上記焼き付けにより一体化させてシールヘッドを構成し、このシールヘッドを加熱部１１に密着固定させる構造となっているが、例えば加熱部１１の下面に押圧体１３を焼き付けることで押圧体１３と加熱部１１とを直接密着固定させた構造であっても構わない。

次に、上記構成のヒートシール装置を用いて容器５０の開口縁部５１にシール体４０を熱融着させるヒートシール方法について説明する。まず、電動若しくは手動により容器保持部２を支持レール４に沿ってシール空間Ｓ内から外部前方にまで引き出し、この外部前方の引き出し位置にて容器保持部２の保持枠７に貫設してある保持穴（図示せず）内に容器５０をその開口縁部５１が上方を向く姿勢で嵌入させ、載置台５上に容器５０の底部を載置させることで、容器５０を容器保持部２内に移動不能に保持させる。そして、容器５０の開口縁部５１上に該容器５０の開口部分全体を覆うようにシール体４０を載置した状態で容器保持部２を再び電動若しくは手動によりシール空間Ｓ内のシール位置にまで後退させる。

加熱押圧部３は、シール空間Ｓ内の上記シール位置にある容器保持部２の真上に位置するように配置されており、通電制御により加熱部１１を高温に保持した状態で可動ロッド９を下方に駆動させ、加熱押圧部３全体を上方の待機位置からストッパ１４が保持枠７と当る位置にまで降下させることで、加熱部１１から熱を伝導されて１８０℃程度にまで加熱された押圧体１３の押圧面１３ａを、上記シール位置にある容器保持部２に保持される容器５０の開口縁部５１にシール体４０を挟んで上方から押し当てる。シール体４０は、その片面（下面）に熱可塑性樹脂から成るヒートシール層を有するアルミ箔であり、容器５０の開口縁部５１表面には上記ヒートシール層と同種の熱可塑性樹脂を塗布してあるので、押圧体１３の押圧面１３ａから伝導される熱により容器５０の開口縁部５１にシール体４０が熱融着されて該シール体４０により開口部分を密閉するものである。なお、上記シール体４０はアルミ箔に限定されず、樹脂フィルム等の他の蓋体の片面にヒートシール層を有するものであっても構わない。

ここで、容器５０は硝子製であるから開口縁部５１の表面にはその材質に起因して生じる微小な凹凸部分（以下、これを微視的な凹凸という）が存在するのだが、本例の押圧体１３は既述の通り耐熱性弾性材料を用いて形成されているので上方から押圧力を加えると上記凹凸を吸収するように弾性変形を生じ、結果として開口縁部５１表面に隙間無く（微視的な凹凸の凹所にまで）シール体４０を熱融着させて良好なシール強度を確保することが可能になっている。シール強度は、容器５０の開口部分を確実に密閉するとともに開封時には周縁部を摘んで引張り剥せる程度（１．５〜２．５ｋｇ／ｃｍ^２程度）であることが望まれるが、このシール強度は押圧体１３の押圧面１３ａの温度、押圧力、押圧時間等を適宜選択することで調整可能である。

押圧体１３の押し当てによる熱融着が終了すれば可動ロッド９を上方に駆動させ、加熱押圧部３全体を上昇させて待機位置に戻しておく。そして、容器保持部２を再び外部前方にまで引き出したうえで該容器保持部２の保持枠７から容器５０を取出すことで、所望のシール強度でシール体４０を熱融着させた容器５０が得られるものである。

上記のように、本例のヒートシール装置を用いることで表面に微視的な凹凸を有する硝子製の容器５０に対しても良好なシール強度でシール体４０を熱融着させることが可能となる。押圧体１３はシリコンゴムのみから成る耐熱弾性材料で形成してあってもよく、この場合にも微視的な凹凸を吸収してシール体４０を熱融着させることが可能であるが、シリコンゴム自体の熱伝導率が低いことからこの場合には押圧面１３ａを高温に加熱可能とするために押圧体１３を薄く形成する必要があり、したがって、外観上確認できる程度の大きさで意匠的に形成された凹凸部分（以下、これを巨視的な凹凸という）までは確実に吸収し難いものとなる。これに対して、本例においては既述の通りシリコンゴムにブロンズ紛を混入させて成る耐熱性弾性材料を用いており、押圧体１３にシリコンゴムの耐熱性及び弾性を保持させたうえで全体の熱伝導率を向上させているので、押圧体１３を大きな厚み（例えば５ｍｍ程度）で設けても押圧面１３ａを高温（１５０℃〜２００℃程度）に加熱することが可能になっている。つまり、本例の押圧体１３においては、押圧力に応じて大きな弾性変形を生じさせることが容易であり、押圧体１３の弾性変形によって、材質に起因する微視的な凹凸は勿論、外形上形成される巨視的な凹凸までも吸収して確実に熱融着させることができる。

シリコンゴムに混入させるものはブロンズ紛に限定されず、例えばアルミニウムや真鍮等の他の金属の紛粒体であってもよく、熱伝導率の高い金属材料から成る微細な金属紛粒体をシリコンゴムに混入させたものであれば構わない。また、本例においてはブロンズ粉を３０重量パーセント程度の割合で混入させた材料を用いて押圧体１３を形成しているが、これよりもブロンズ粉の混入割合が低い場合は押圧体１３全体の熱電伝導率が低下し、またこれによりもブロンズ紛の混入割合が高い場合には、押圧体１３全体の熱伝導率は上昇する一方で脆弱となって適度な弾性変形を生じ難くなる。即ち、押圧体１３全体の熱伝導性と弾性とを両立させる適当な混入割合が存在し、この混入割合は混入させる金属材料やシール対象物に応じて適宜設定される。

なお、本例の容器５０の開口縁部５１は、図４に示すようにその先端面５１ａが平坦に形成されておらず巨視的な凹凸を有するものであり、先端面５１ａから側面５１ｂにかけて緩やかに湾曲するように断面逆Ｕ字状に形成されたものであるが、既述の通り押圧体１３としてシリコンゴムにブロンズ粉を混入させて厚めに形成したものを用いることで、弾性変形により押圧面１３ａが開口縁部５１の外形に沿って湾曲するまで押し付けることができ、これにより巨視的な凹凸を確実に吸収して、開口縁部５１における先端面５１ａから該先端面５１ａと連続する側面５１ｂにまで至る広範な連続領域をシール面としてシール体４０を熱融着させることが可能になっている。このとき、微視的な凹凸に対しても該凹凸を吸収するように押圧面１３ａが弾性変形をすることは勿論である。即ち、押圧体１３が開口縁部５１の微視的な凹凸と巨視的な凹凸とを同時に吸収してシール体４０を確実に熱融着させるものである。

本例のヒートシール装置は硝子製の容器５０に限らず、表面に微視的な凹凸が生じる陶磁器等の他の容器に対しても同様にシール体４０を確実に熱融着させることが可能である。また、合成樹脂製の容器に対しても、従来は開口縁部の先端面が平坦でなく巨視的な凹凸を有する形状のものに対してはシール体４０を確実に熱融着させることが困難であったのに対して、本例のヒートシール装置を用いたヒートシール方法によればこの巨視的な凹凸を確実に吸収して良好なシール強度での熱融着が可能となる。また、開口縁部の先端面が平坦な合成樹脂製の容器に対しても、従来はシール体４０が熱融着されるシール面が開口縁部の先端面に限られていたのに対して、本例のヒートシール装置を用いたヒートシール方法によれば押圧体１３を強く押し付けることで開口縁部の先端面だけでなく該先端面と連続する両側面にまでシール体４０を熱融着させて高いシール強度を保持させることが可能であり、押圧体１３の押圧力に応じてシール面積を適宜選択することが可能となる。

即ち、本例のヒートシール装置を用いたヒートシール方法においては、材質や形状に制限を設けることなく多様な容器に対して確実且つ容易に、しかも低コストでシール体４０を熱融着させることが可能となり、またシール体３１の押圧力に応じてシール面積を適宜選択してシール強度を調整可能となるものである。

一般的に、飲料や食物を内容物とする為の容器としては合成樹脂製の容器を用いるよりも陶磁器類や硝子製の容器を用いた方が風味の保持や美観性の向上といった点で好ましいが、本例のヒートシール装置によれば特殊な構造を用いる必要なく一般的形状の陶磁器類や硝子容器を用いてこれに飲料や食品を充填させたうえで確実且つ容易にヒートシールを施すことが可能である。また、合成樹脂製の容器に対しても、従来はヒートシールに不適であった形状の容器に対して確実且つ容易にヒートシールを行うことが可能であり、したがって美観性の高い容器に飲料や食品を密閉させて提供することが可能となる。勿論、充填させる内容物は飲料や食物に限定されず、医療品や工業製品等の他の内容物を収容する容器にも適用可能である。

なお、本例においては容器５０を一つずつ容器保持部２にセットして熱融着させる卓上式のヒートシール装置について説明したが、同様の押圧体１３を用いたものであれば他の構造のヒートシール装置であってもよく、例えばコンベア上を連続的に搬送される多数の容器の開口縁部にシール体を順に熱融着させるような構造のヒートシール装置であっても、上記した耐熱性弾性材料から成る押圧体１３を用いてこれを加熱し、押圧体１３の高温とされた押圧面１３ａを容器の開口縁部上に載置してあるシール体に押し当てていく構造にすることで、開口縁部の先端面が平坦に形成されていない容器や、表面に微視的な凹凸を有する硝子容器や陶磁器類に対しても良好なシール強度が確保されるものである。

本発明の実施の形態における一例のヒートシール装置を示す概略正面図である。同上のヒートシール装置を示す概略側面図である。同上のヒートシール装置の加熱押圧部の主要部拡大図である。同上のヒートシール装置を用いて容器の開口縁部にシール体を熱融着させた状態の説明図である。

符号の説明

１３押圧体
１３ａ押圧面
４０シール体
５０容器
５１開口縁部
５１ａ先端面
５１ｂ側面

Claims

加熱された押圧体を押し当てることで容器の開口縁部にシール体を熱融着させるシール装置において、上記押圧体が、耐熱性弾性材料を用いて形成されていることを特徴とするヒートシール装置。
上記耐熱性弾性材料が、シリコンゴムに金属紛粒体を混入させたものであることを特徴とする請求項１に記載のヒートシール装置。
耐熱性弾性材料から成る押圧体を加熱し、この加熱された押圧体により容器の開口縁部にシール体を押し付けることで、該開口縁部にシール体を熱融着させることを特徴とするヒートシール方法。
上記押圧体を、弾性変形により押圧面が容器の開口縁部の外形に沿って湾曲するまで押し付けることで、該開口縁部における先端面から側面に至るまでの領域にシール体を熱融着させることを特徴とする請求項３に記載のヒートシール方法。